Усиление давления вгидравлические цилиндрыЭто проблема конструкции схемы, которая может оставаться невидимой во время нормальной работы и проявляться только тогда, когда камера блокируется, закрывается клапан, изменяется температура масла или нагрузка заставляет двигаться в неожиданном направлении.
Основная причина – неравная площадь обеих сторон одноштокового поршня. Когда масло задерживается на одной стороне, а другая сторона находится под давлением или вынуждена двигаться, поршень может действовать как гидравлический усилитель. Результирующее давление в заблокированной камере может быть выше давления, подаваемого насосом.
Термическая блокировка представляет собой сопутствующий риск. Если масло попадает между закрытыми клапанами и температура цилиндра повышается, жидкость расширяется в почти фиксированном объеме. Увеличение давления может повлиять на уплотнения, фитинги, клапаны, трубки и компоненты цилиндра, даже если насос не работает.
Для OEM-покупателей ключевым вопросом является не только «Каково рабочее давление в цилиндре?» Это также вопрос: «Какое давление может испытывать цилиндр, когда контур заблокирован, нагрет, опущен, остановлен или работает задним ходом?»
Обычныйодноштоковый гидроцилиндримеет полную площадь поршня со стороны крышки и меньшую кольцевую площадь со стороны штока. Шток занимает часть площади поршня со стороны штока.
Если со стороны крышки находится давление, а объем со стороны штока не может сбросить давление, сила, передаваемая через поршень, действует на меньшую площадь со стороны штока. Отношения первого прохождения – это:
Эти отношения являются инструментом инженерного отбора. Он предполагает упрощенное статическое состояние и не заменяет полный анализ схемы. Фактическое давление зависит от утечки, содержания захваченного воздуха, сжимаемости жидкости, структурной податливости, поведения уплотнения, реакции клапана, трения, температуры и направления движения.
Соотношение площадей является причиной того, что цилиндр может испытывать давление со стороны штока, превышающее давление насоса. Цилиндр не создает энергию из ничего; он меняет силу и смещение через геометрию поршня, в то время как заблокированный объем испытывает другое давление.
Предположим, только для иллюстрации соотношения площадей, что:
- Площадь поршня со стороны крышки составляет 10 кв. дюймов.
- Кольцевая площадь со стороны штока составляет 7 кв. дюймов.
- Давление со стороны крышки составляет 2100 фунтов на квадратный дюйм.
- Камера со стороны стержня не может разгружаться.
Упрощенная оценка интенсификации:
Это не рейтинг продукта, результат испытаний или одобрение конструкции. Это пример расчета, показывающий, почему цилиндр, рассчитанный на давление насоса, все же может потребовать проверки противоположной камеры и устройства клапанов.
Если площадь со стороны стержня намного меньше площади со стороны крышки, теоретическое соотношение давлений становится более жестким. Реальная машина может сбрасывать или ограничивать давление посредством утечки, предохранительного клапана или перемещения конструкции, но эти пути должны быть специально спроектированы и проверены.
Классическим состоянием является давление, приложенное к концу крышки, в то время как конец штока блокируется закрытым гидрораспределителем, клапаном удержания нагрузки, пилотным обратным клапаном или замерзшим каналом для жидкости.
Риск увеличивается, когда цилиндр толкается в сторону втягивания под действием нагрузки или поступающего давления со стороны крышки. Масло со стороны штока некуда девать, поэтому давление может быстро возрасти.
Клапаны удержания нагрузки используются для предотвращения неконтролируемого движения. Они являются важными компонентами безопасности, но контур все равно должен обеспечивать контролируемый путь для захваченного масла во время выдвижения, втягивания, остановки и температурных изменений.
Клапанное устройство, которое удерживает подвешенный груз в одном состоянии, может создать ловушку давления в другом состоянии. Проверка должна охватывать запуск, нормальное движение, аварийную остановку, отказ шланга, обесточивание клапана и изоляцию при техническом обслуживании.
Цилиндр, работающий до упора, может создать скачок давления или задержать жидкость, если клапан продолжает подавать поток. Механический стопор не отводит гидравлическую энергию; он передает нагрузку на конструкцию, цилиндр, крепления и контур.
Поэтому управление концом хода, настройки амортизации, пути разгрузки и остановки машины следует рассматривать вместе. Подушка не является заменой правильно спроектированного пути ограничения давления.
Некоторые схемы намеренно соединяют порты цилиндров таким образом, чтобы изменить скорость или использовать вытесненное масло со стороны штока. Эти контуры могут создавать необычные соотношения давления и потока. Стандартный расчет цилиндра может не отражать фактическое давление в портах.
На схеме должны быть указаны все соединения между камерами на головке и штоке, включая пути регенерации, пилотные линии, клапаны последовательности и регуляторы расхода.
Гидравлическое масло расширяется при повышении его температуры. Если масло заперто в жестком или почти жестком объеме, расширению некуда деваться и давление возрастает.
На повышение давления влияют свойства жидкости, захваченный объем, изменение температуры, содержание воздуха, эластичность компонентов и наличие утечек или сбросов давления. Упрощенная оценка теплового расширения может помочь показать направление риска, но ее не следует использовать в качестве окончательного прогноза давления без данных о жидкости и соответствия системы.
Термическая блокировка может произойти в следующих случаях:
- Цилиндр изолирован двумя закрытыми клапанами.
- Пилотные проверки блокируют оба порта.
- Быстроразъемные соединения отсоединяются, и между ними остается масло.
- Машина переносится из холода в теплый цех.
- Солнечный свет или другой источник тепла нагревает изолированный цилиндр.
- Цепь удержания нагрузки предотвращает нормальное выравнивание давления
Насос может отключаться при повышении давления. Поэтому обслуживающий персонал не должен предполагать, что обесточенный гидравлический контур находится под давлением.
Определите захваченные объемы и рассчитайте или проверьте путь давления на конце крышки и конце штока. Учитывайте утечку клапана, тепловое расширение, захваченный воздух и соответствие конструкции.
В цепи может потребоваться разгрузочное устройство, расширительный объем, аккумуляторная система или контролируемый путь подпитки. Правильное решение зависит от нагрузки, опасностей, конструкции клапана и применимых требований к конструкции машины.
Не добавляйте предохранительный клапан, не проверив его настройку давления, пропускную способность, путь сброса и взаимодействие с функцией удержания нагрузки.
Проверьте трубку цилиндра, поршень, шток, уплотнения, порты, шланги, фитинги, клапаны, коллекторы и монтажную конструкцию. Настройка сброса давления насоса не является автоматически максимальным давлением, наблюдаемым в каждой заблокированной камере.
Просмотрите нормальный останов, аварийный останов, потерю электропитания, отказ шланга, возврат золотника клапана, потерю управляющего давления и изоляцию при техническом обслуживании вручную. Условия безопасного удержания все же могут потребовать наличия пути сброса давления.
Определите состояние холодного запуска, рабочую температуру, состояние стоянки, температуру хранения и прямое тепловое воздействие. Если цилиндр можно изолировать, пока жидкость находится в ловушке, при анализе рисков необходимо учитывать тепловое давление.
Можно заподозрить усиление давления или тепловую блокировку, если машина показывает:
- Неисправность шланга или фитинга со стороны штока, несмотря на нормальное давление насоса.
- Шаблон экструзии уплотнения без соответствующего события избыточного давления насоса
- Цилиндр, который становится трудно перемещать после нагревания или охлаждения.
- Клапан удержания нагрузки, который закрывается более плотно, чем ожидалось.
- Давление, остающееся после остановки насоса
- Фитинг, который нельзя безопасно ослабить во время технического обслуживания.
- Предохранительный клапан, который открывается только после остановки или изменения температуры.
- Необъяснимые скачки давления, когда цилиндр достигает механического упора.
Эти симптомы не являются доказательством одного механизма. Они указывают на то, что давление в порту и поведение заблокированного объема должны быть измерены и отображены.
1. Обеспечьте безопасность машины. Следуйте инструкциям производителя машины по изоляции и сохранению энергии. Не ослабляйте фитинг, чтобы «проверить, есть ли давление».
2. Запишите значения давления в обоих портах. Измерьте давление в портах цилиндра при соответствующих условиях нагрузки и температуры, а не только на насосе.
3. Проследите логику клапана. Определите пилотные контрольные клапаны, уравновешивающие клапаны, клапаны последовательности, регуляторы расхода и любые соединения регенерации.
4. Определите заблокированные тома. Отметьте каждую секцию, которую можно изолировать закрытыми клапанами или отсоединенными муфтами.
5. Проверьте историю температуры. Запишите температуру жидкости и окружающей среды до, во время и после события давления.
6. Осмотрите место неисправности. Сравните уплотнения со стороны штока и со стороны крышки, фитинги, шланги и полости клапанов на наличие повреждений, связанных с давлением.
7. Просмотрите версию чертежа. Убедитесь, что модификации на месте не привели к удалению пути сброса давления или изменению трубопровода клапана.
8. Повторите тестирование в контролируемых условиях. Прежде чем возвращать машину в эксплуатацию, используйте подходящие инструменты и документированный план испытаний.
Производитель может дать более полезный ответ, если запрос включает:
- Диаметр цилиндра, диаметр штока, ход и способ крепления.
- Размеры портов на конце и конце штока и прокладка шланга
- Гидравлическая схема с обозначениями клапанов и пилотными линиями.
- Давление сброса насоса и измеренное давление в каждом порту цилиндра.
- Направление нагрузки, состояние подвешенной нагрузки и механические упоры.
- Номера деталей клапана удержания нагрузки, противовесного клапана и обратного клапана.
- Тип жидкости, диапазон температур и состояние запертого объема.
- Нормальный останов, аварийный останов и поведение при потере питания
- Фотографии вышедших из строя уплотнений, фитингов, шлангов или клапанов.
- Требуемая функция удержания и применимые требования безопасности машины.
Одного значения давления насоса редко бывает достаточно для диагностики повышения давления.
Иллюстративный расчет площади не является номинальным давлением. В статье не указаны универсальные настройки сброса давления, размер клапана, допустимый диапазон температур или безопасное рабочее давление для неуказанного цилиндра.
Правильное предельное давление должно быть получено на основе текущего чертежа цилиндра, спецификации материала и уплотнений, конструкции схемы, данных клапана, результатов испытаний и оценки рисков оборудования. Каталог Parker, общая статья по гидравлике или формула могут объяснить механизм, но ни один из них не заменит окончательного обзора применения.
HCIC, также известная как Jinan Huachen Industrial Co., Ltd., разрабатывает и производит гидравлические цилиндры и гидравлические силовые агрегаты для автомобильного, перерабатывающего, строительного и промышленного оборудования. Для проверки интенсификации давления предоставьте полную схему и измеренные рабочие условия, чтобы цилиндр можно было оценить как часть машины, а не изолированно.
